機鹽噴霧沉澱法構築空心/多孔金屬氧化物：
針對傳統模闆法的繁瑣操作､高成本,本章則在相對溫和的條件下,結合溶解度調變原理､界面反應､晶體自範性和壓電式超聲霧化技術,提出了相對便捷的噴霧沉澱法,即将金屬鹽溶液霧化形成氣溶膠加入另一種標明的溶液體系,進而使金屬離子沉澱,再通過調控擷取系列空心/多孔金屬氧化物｡
以廉價的硫酸鋁為鋁源,制備出氧化鋁空心微球,并對其形成機理進行了推測;考察了晶化時間和沉澱劑種類對其結構的影響;采用不同無機鹽原料,對此噴霧沉澱法的普适性進行了研究;通過調控原料組成,構築出多組分空心複合材料｡
此噴霧沉澱法裝置簡單,屬于濕化學路徑,展現出批量生産的潛力和成本優勢｡氣溶膠沉澱物的XRD譜圖的所有衍射峰均可與(NH4)2S〇4(JCPDS#40-0660)相比對,說明此樣品中存在硫酸铵｡EDS譜圖顯示Al､S和O的含量分别為26.57%､3.55%和69.88%,表明樣品中存在S元素,這是由于硫酸鋁和氨水反應後,生成了難溶于乙醇的硫酸铵副産物｡
呈現了在剛加水後,對應樣品的XRD譜圖,從此樣品的XRD譜圖未發現衍射峰,這表明樣品為無定形态,同樣意味着硫酸铵己溶解;圖顯示出對應的空心微球的表面有不規則的小顆粒｡經過晶化處理,如圖展示所得氧化鋁前驅體為表面粗糙的空心微球,且球壁由納米片堆積而成。
單組分硫酸鹽構築金屬氧化物的研究：
這種噴霧沉澱法适合多種空心金屬氧化物微球的合成｡本文選取幾種常見的金屬硫酸鹽作為原料合成中空氧化物微球｡首先,通過電子顯微鏡觀察了以金屬硫酸鹽為原料所制備出的單組分多孔金屬氧化物的形貌,具體包括NiO､MnOx､Ti02､MgO和CoOx｡
這些樣品整體上均為微球,尺寸約為2-20pm;而且,相應的高倍率SEM圖像表明,這些微球均具有空心結構､較薄的殼層和較大的内部空間｡
NiO的TEM圖像也驗證了所得NiO為空心微球｡然而,不同金屬氧化物的微觀結構也有一定差別｡所得NiO和MgO的表面粗糙,而(:〇0\和Ti02的表面相對光滑｡
微米尺寸的MnOx呈現出褶皺的表面,在MnOx的殼截面上可以觀察到若千空腔,顯示其具有發達的孔道｡以上表明,噴霧沉澱法可以用于單組分多孔金屬氧化物空心球的構築｡
過渡金屬酸鹽構築金屬氧化物的研究為了進一步驗證噴霧沉澱法的通用性,利用金屬酸鹽中,钼酸铵和偏鎢酸铵易溶于水,不溶于乙醇的性質,本章分别将钼酸铵和偏鎢酸铵水溶液霧化,釆用此噴霧沉澱法,建構出了分級結構三氧化钼和三氧化鎢空心微球｡
根據上述測試與分析,下面推測了以過渡金屬酸鹽為原料制備分級結構空心微球的可能機理,具體形成過程可分為四個步驟:(1)氣溶膠液滴的形成;(2)過渡金屬酸鹽的陰陽離子向乙醇-水界面遷移,并逐漸析出固體殼層;(3)随後,過渡金屬酸鹽完全固化,形成了空心前驅體微球｡(4)最後,将所得前驅體進一步煅燒,使其在高溫的驅動下晶相轉變,具有多孔結構的空心金屬氧化物形成｡
多組分空心複合材料的結構分析：
多組分複合材料可以在許多領域提供更廣泛的應用｡是以,通過簡單地将相應的金屬鹽在前驅體溶液中混合,再采用制備氧化物空心微球的類似操作,成功地制備了兩種具有代表性的空心複合多孔微球:Mg0/Al203和NiO/Ag。
圖中的SEM圖像顯示了Mg0/Al203的形貌,由圖可知,Mg0/Al203為表面褶皺的空心微球,其殼層富含無序的大孔｡Mg0/Al203前驅體的XRD譜圖可與Mg4Al2(0H)12C0r3H20相比對,表明前驅體為複合氫氧化物｡
450°C煅燒産物的XRD譜圖,該圖譜可以比對MgO(JCPDS#45-0946),但未檢測到氧化鋁的峰,這可能是由于此時氧化鋁為無定形态｡
N2吸附測試結果表明Mg0/Al203具有290m2/g的高比表面積和0.91cm3/g的孔容｡Mg0/Al203微球的吸附等溫線為具有H3類回滞環的IV型吸附等溫線,這意味着微球存在介孔-大孔結構｡
MgO/Al2具有較狹窄的介孔峰,其最可幾孔徑約為5.6nm｡
